Igrometro Daniell.
Nell’inventario del 1906 a pag. 557, n° 1391, si legge: “Un igrometro Daniell. Condizione buona. ₤ 8”. Destinato alla Scuola di Chimica e Fisica, Sezione Z16.
Nell’inventario del 1912, si trova al n° 876, prezzo: ₤ 8. Esso fu proposto da J. F. Daniell nel 1820 e serve per misurare l’umidità relativa dell’aria col metodo della determinazione del “punto di rugiada”.
La bolla di vetro sottile (a sinistra nelle foto) ha una fascia dorata e dovrebbe contenere etere per poco meno di 3/4 del suo volume. Ma in questo esemplare l’etere è assente.
Nel liquido è immerso il bulbo di un termometro di portata da -10 °C a +50 °C con incertezza di 1 °C.
La bolla a destra in alto è ricoperta da una camicia di mussolina.
Le due bolle sono situate alle estremità di un tubo di vetro piegato con due gomiti, come si vede nelle foto.
Nell’apparecchio è stato fatto il vuoto pertanto vi è solo vapore di etere ad una tensione di vapore corrispondente alla temperatura ambiente.
Il termometro, posto sulla colonnina di legno al centro, ha una portata da -20 °C a +60 °C con incertezza di 1 °C.
Per la misura si procede nel modo seguente. Si inclina il tutto e si fa scorrere l’etere nella bolla dorata; poi, dopo aver rimesso in posizione normale lo strumento, si bagna a goccia a goccia la mussolina con etere che, evaporando, raffredda la bolla situata in alto.
A causa della differenza di temperatura tra le due bolle, l’etere contenuto in quella dorata evapora e va a condensarsi nella bolla più alta. Questo provoca un raffreddamento della bolla dorata contenente l’etere allo stato liquido.
Si procede in tal modo fino a che compare un velo di rugiada sulla doratura; a questo punto si leggono le temperature segnate dai due termometri.
Questa misurazione è delicata ed è bene ripeterla più volte di seguito usando particolari accorgimenti. Bisogna infatti stare attenti sia a non riscaldare il tutto con la presenza fisica ravvicinata, sia al fatto che l’etere è altamente infiammabile.
Elaborazione delle misure.
Se M è la massa del vapore acqueo effettivamente presente nell’unità di volume alla temperatura C, e p è la sua tensione di vapore e se Ms è la massima massa di vapore acqueo presente nell’unità di volume alla stessa temperatura t e allo stesso grado di saturazione e ps la sua tensione di vapore, l’umidità relativa è data da:
fr = p/ps = ps’/ps
Il punto di rugiada corrisponde alla temperatura alla quale l’aria è saturata dal vapore acqueo presente. Durante il raffreddamento dell’aria umida dalla temperatura t alla temperatura inferiore t’ , si raggiunge la “temperatura del punto di rugiada”, ossia la saturazione del vapore acqueo. La tensione di vapore p che si ha al punto di rugiada t’ è uguale alla tensione di vapore di saturazione ps’ . Quindi al punto di rugiada si ha: p = ps . L’umidità relativa si trova in base alla relazione:
fr = ρs’ / ρs • (273,15 + t’) / (273,15 + t)
Ad esempio, se la temperatura ambiente misurata è di 19,0 °C e il punto di rugiada, ricavato come valore medio di più misure, è di 9,0 °C, dalla tabella riportata nella figura sotto si ricavano i seguenti valori: ps = 16,5 Torr e ps’ = 8,6 Torr ; ρs = 16.3 g/m3 e ρs’ = 8,8 g/m3.
L’umidità residua dell’aria a 19.0 °C è:
fr = 8,6 / 16,5 ≅ 8,8 / 16,3 • (273,15 + 9) / (273,15 + 19) = 0,52 = 52%
La tabella della pressione ps e della densità ρs del vapore acqueo saturo riportata sotto è tra 0 e 30 °C.
Bibliografia:
Istruzioni N° 383 32 5/1962 C. E Leybold’s Nachfolger Köln – Bayental da cui è tratta la tabella.
M. Panitteri e V. Ruggiero, Esercitazioni di Laboratorio di Fisica, Vol. I, G.B. Paravia & C., 1961.
L`igrometro è esposto al Museo MITI, su proposta di Fabio Panfili.
Foto di Claudio Profumieri, ricerche e testo, elaborato secondo la bibliografia, di Fabio Panfili.
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Istituto Tecnico Tecnologico Montani